JP2005099769A - モジュール式光学トランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 情報を含む電気信号を変換し、光ファイバと結合する光学トランシーバを提供する。
【解決手段】 外部の電気ケーブル又は情報システム装置と結合し、情報を含む電気通信信号を送信及び／又は受信するための電気コネクタと、光通信信号を送信及び／又は受信するための外部の光ファイバと結合するようになった光ファイバ・コネクタとを含む、工業規格のＸＥＮＰＡＫ（商標）フォーム・ファクタに適合するハウジングを含む光学トランシーバである。情報を含む電気信号と該電気信号に対応する変調光信号との間で変換を行うための少なくとも１つの電気光学サブアセンブリは、通信信号を処理して、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅの１０ギガバイトＢＡＳＥ ＬＸ４物理レイヤなどの所定の電気又は光通信プロトコルにするための、ハウジング内のモジュール式で交換可能な通信プロトコル処理を行うプリント回路基板と共に、該ハウジング内に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学トランシーバに関し、特に電気入力／出力コネクタ又はインターフェースを有するコンピュータ又は通信ユニットと、光ファイバ通信リンクに用いられるような光ファイバとの間の通信インターフェースを提供する結合アセンブリ又はモジュールに関する。
（関連出願）
本出願は、本発明の譲受人に譲渡され、２００４年６月１４日に出願された同時係属中の米国特許出願連続番号第１０／８６６，２６５号に関連するものである。

光ファイバに結合され、電気信号を変調光ビームに変換する光送信部と、光信号を光ファイバから受信し、該光信号を電気信号に変換する受信部とを含む様々な光学トランシーバが、当該技術分野において知られている。従来は、光受信部は、光ファイバからの光を光検出器上に合焦するか又は方向付ける光学アセンブリを含み、次に、該光検出器は、回路基板上の増幅／リミッタ回路に接続される。光検出器又は光ダイオードは、典型的には、過酷な環境条件から保護するために、密閉されたパッケージに封入される。光ダイオードは、典型的には、幅が数百ミクロンから数ミリメートル、厚さが１００から５００ミクロンの半導体チップである。これらが取り付けられるパッケージは、典型的には、直径が３から６ｍｍ、高さが２から５ｍｍであり、該パッケージから出る何本かの導線を有する。これらの導線は、次に、増幅器／リミッタを含む回路基板にはんだ付けされる。

本発明の目的は、モジュール式で交換可能な送信器及び受信器サブアセンブリを用いる、改良された光学トランシーバを提供することである。
本発明の別の目的は、異なる光伝送システム及び光電子部品と共に用いるためのトランシーバを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、工業規格のＸＥＮＰＡＫハウジングを有する、光伝送システムに用いるための光学トランシーバを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、短距離及び長距離用途に適した光波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムに用いるための光学トランシーバを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、ハードウェア・モジュール及びソフトウェア・モジュールのどちらも現場で更新することが可能な光学トランシーバを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、送信器サブアセンブリからハウジング又はケースへの熱伝導経路を用いることによって、光学トランシーバにおいて改善された熱放散をもたらすことである。

本発明のさらに別の目的は、ハウジング及びカバー部品上に、交互に噛み合わせた状態又はメッシュ状にされた金属構造を用いることによって、光学トランシーバにおいて改良されたＥＭＩシールドを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、環境条件に対する曝露から保護するために密閉された囲いに封入された主要構成部品を持つ、光伝送システムに用いるための光学トランシーバを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、単純化された光学部品の取り付け及び位置合わせ技術を用いて容易に製造できる光学トランシーバを提供することである。

簡潔に、かつ一般的な用語で言えば、本発明は、情報を含む電気信号を変換し、光ファイバと結合するための光学トランシーバであって、外部の電気ケーブル又は情報システム装置と結合するための電気コネクタ、及び、外部の光ファイバと結合するようになった光ファイバ・コネクタを含むハウジングと、該ハウジング内にあり、該情報を含む電気信号と該電気信号に対応する変調光信号との間で変換を行うための少なくとも１つの電気光学サブアセンブリと、該ハウジング内にあり、該通信信号を処理して所定の電気又は光通信プロトコルにするための通信プロトコル処理サブアセンブリと、を含む光学トランシーバを提供する。

本発明の別の態様においては、異なる波長で作動し、第１及び第２のレーザ光ビームを放出するためにそれぞれ第１及び第２の電気信号で変調される第１及び第２のレーザと、該第１及び第２のビームを受信し、それぞれの光信号を、光信号を外部光ファイバに送信するための光ファイバ・コネクタに結合される単一の多波長ビームに多重化する光マルチプレクサと、を含む送信器サブアセンブリが提供されている。

本発明のさらに別の態様においては、光ファイバ・コネクタに結合され、各々が異なる所定の波長をもつ複数の情報を含む信号を有する多波長光信号を受信する光デマルチプレクサを含む受信器サブアセンブリが提供されている。光デマルチプレクサは、光信号を、所定の波長に対応する別個の光ビームに変換するように機能する。サブアセンブリは、工学的基準面を形成し、それぞれ第１及び第２のビームの経路内の該基準面上に配置された第１及び第２のフォトダイオードを含む基板を含む。

本発明の別の態様においては、本発明は、電気的に可変のプログラム可能読み取り専用メモリなどの、再プログラム可能な又は交換可能なモジュール式サブコンポーネントを含むプロトコル処理サブアセンブリが提供されている。こうしたサブコンポーネントにより、各種の異なる通信プロトコル、レンジオプション、又は用途について、単純化された製造性をもたらし、大量注文製造が可能になる。また、このことにより、異なるプロトコルに対応するように、ユニットを素早く再構成することが可能になる。単に１つのプリント回路基板を取り外して別のものに取り換えるか、又は基板上のＥＥＰＲＯＭを再プログラムすることによる、物理レイヤ又は上層の媒体アクセス制御レイヤである。

本発明のさらなる目的、利点及び新規な特徴は、以下の詳細な説明を含む本開示から、並びに、本発明の実施によって、当業者に明らかになるであろう。本発明は、好ましい実施形態を参照して以下に記載されるが、本発明はそれに限定されるものではないことを理解されたい。本明細書における教示に接することができる当業者であれば、本明細書で開示され、請求される本発明の範囲内にあり、且つ、本発明が有用となり得る他の分野での付加的な用途、修正及び実施形態を理解するであろう。
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、添付図面と併せて考えると、以下の詳細な説明を参照することによって、より良く理解され、かつより完全に認識されるであろう。
本発明の新規な特徴及び特性は、添付の特許請求の範囲に記述されている。しかしながら、本発明それ自体並びに本発明の特徴及び利点は、添付図面と併せて読むと、特定の実施形態についての詳細な説明を参照することにより、最も良く理解されるであろう。

ここでは、例示的な態様及び実施形態を含む本発明の詳細を記載する。図面及び以下の記載を参照すると、同じ参照数字は、同一の又は機能的に類似の要素を表すのに用いられ、極めて単純化された概略的な方法で例示的な実施形態の主要な特徴を説明するように意図されるものである。さらに、図面は、実際の実施形態のすべての特徴又は図示された要素の相対的な寸法を示すように意図されておらず、縮尺に合わせて描かれてはいない。
図１をより具体的に参照すると、多数のレーザ光源と、多数の光検出器と、光多重化及び逆多重化システムとを用いる、多モード（ＭＭ）ファイバ及び単一モード（ＳＭ）ファイバの両方にわたって作動する光学トランシーバ１００が提供されている。これにより、単一のトランシーバ・モジュールが、多数のプロトコルを通じて、最大距離目標に通信を行うことを可能にする。トランシーバ１００及びそのハウジング１０２は、工業規格のフォーム・ファクタ又はパッケージ設計において、費用対効果が高く、且つ、低減した電磁干渉（ＥＭＩ）レベル及び熱レベルで最大作動効率が得られるように、設計される。

トランシーバ１００は、好ましくは、ハウジング内に取り付けられた別付けの３つの回路基板、すなわち、送信器サブアセンブリ、受信器サブアセンブリ、及びプロトコル処理基板を用いてモジュール方式で製造され、基板の各々は、専用機能をもち、フレックス回路か、多ピン結合コネクタか、ランドグリッド・アレイか、又は他の電気的相互接続装置のいずれかを用いて電気的に相互接続される状態にすることが有利である。これにより、基本的なトランシーバ・モジュールは、単にサブアセンブリ構成を交換するだけで異なるプロトコルに合うように構成でき、且つ、異なる光電子装置に対応できるようになり、その結果、製造費用が最小限に抑えられ、異なる用途の各々のために異なるトランシーバを製造する必要性がなくなる。さらに、基板を相互接続するのにフレックス回路又は取り外し可能なコネクタを用いることで、交換可能なモジュール式の基板設計（例えば、別個の基板の各々にある受信器、送信器及びＰＣＳ機能）が可能になる。好ましい設計は３つの基板を用いるものであるが、さらにコンパクトな設計とするために、機能のうちのいずれか２つを単一の基板上に組み合わせてもよい。

基板設計のモジュール性により、熱に弱い部品をモジュール・ハウジング１０２内部の発熱部品（レーザ及びＩＣ）に対して最適な位置に配置することも可能になる。また、これにより、最終組み立ての前に、別個のモジュール式サブアセンブリを別々に検査して修理することが、便利で現実的なものになる。さらに、フレックス相互接続又は他の相互接続により、種々の基板（ＲＸ、ＴＸ、ＰＣＳ）の製造を直列的ではなく並列的に進めることが可能になり、そのため、ユニット全体を製造する時間が削減される。

ここで図１及び図２を参照すると、本発明の好ましい実施形態に従って、例示的な光学トランシーバ・モジュール１００が示される。この特定の実施形態においては、モジュール１００は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ １０ＧＢＡＳＥ−ＬＸ４の物理媒体依存サブレイヤ（ＰＭＤ）及びＸＥＮＰＡＫ（ＴＭ）フォーム・ファクタに準拠している。しかしながら、トランシーバ・モジュール１００は、（ファイバ・チャネル又はＳＯＮＥＴのような）他の様々な準拠プロトコルの下で作動するように構成し、Ｘ２などの種々の代替的なフォーム・ファクタで製造できることに留意されたい。モジュール１００は、４つの３．１２５Ｇｂｐｓ分散帰還型レーザを有する１０ギガビット粗波長分割多重（ＣＷＤＷ）トランシーバであることが好ましく、既設の多モード・ファイバを通じて３００メートルの送信を行い、標準的な単一モードファイバを通じて１０ｋｍから４０ｋｍまでの送信を行う。

トランシーバ・モジュール１００は、基部１０４とカバー１０６とを有する２部分からなるハウジング１０２を含む。さらに、モジュールをシャーシ・グラウンドに接地するために、接触ストリップ１５２も備えている。ハウジング１０２は、ダイカスト金属又はミル加工金属、好ましくはダイカスト亜鉛から構成されるが、特殊プラスチック等といった他の材料を用いることもできる。ハウジング構成に用いられる特定の材料は、ＥＭＩの低減に役立つものであることが好ましい。ＥＭＩのさらなる低減は、ハウジング１０２の縁部に沿って形成された構造（図示せず）を用いることで達成できる。

ハウジング１０２の前端部は、一対の受け口１２４、１２６を固定する面板１３２を含む。受け口１２４、１２６は、光ファイバのコネクタ・プラグ１２８、１３０を受けるように構成されている。好ましい実施形態においては、コネクタ受け口１２４、１２６は、工業規格のＳＣ二重コネクタ（図示せず）を受けるように構成される。従って、ＳＣコネクタが正確な向きに挿入されることを確実にするために、キー係合チャネル１３２及び１３４が設けられる。さらに、例示的な実施形態において示され、本明細書でさらに説明されるように、コネクタ受け口１３０が、ＳＣ送信コネクタを受け、コネクタ・プラグ１２８が、ＳＣ受信器コネクタを受ける。

詳細には、ハウジング１０２は、送信基板１０８と、受信基板１１０と、外部の電気システム（図示せず）に対して電気的インターフェースを与えるために用いられる物理コーディング・サブレイヤ（ＰＣＳ）／物理媒体アタッチメント（ＰＭＡ）基板１１２とを含む３つの回路基板を保持する。光マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１４は、ＴＯ容器内の４つの分散帰還型（ＤＦＢ）レーザ１１６のアセンブリを介して、送信基板１０８にインターフェース接続する。レーザ１１６は、レーザ・ブレース１１８を用いて、ハウジング１０２の底部の適所に固定する。レーザ・ブレース１１８はまた、レーザ１１６を冷却するヒートシンクの役割も果たす。さらに、送信基板１０８及び受信基板１１０は、それぞれのフレックス相互接続１２０又は他の基板間コネクタによって、ＰＣＳ／ＰＭＡ基板１１２に接続する。熱伝導性ギャップ・パッド１６０及び１６１は、レーザ又は他の部品で発生した熱をハウジングの基部１０４又はカバー１０６に伝えるために設けられており、ヒートシンクとして機能する。受信器サブアセンブリ１１０は、熱放散を達成するために、熱伝導性接着剤を用いてハウジングの基部１０４に直接取り付ける。従って、異なるサブアセンブリは、熱をハウジングの異なる部分に分散させて、より均一に放熱する。図１、図５及び図６に示されるように、４つのレーザ１１６の出力は、次に、光ＭＵＸ１１４に入る。ＭＵＸ１１４は、フレキシブル基板１４０に取り付ける。基板１４０は、イリノイ州ライル所在のモレックス社から入手可能なＦｌｅｘＰｌａｎｅ（商標）などの可撓性の平面光学材料とすることができるが、他のフレキシブル基板を用いることもできる。示されるように、レーザ・アセンブリ１１６から出てＭＵＸ１１４に入る光ファイバ１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄを、基板１４０に取り付ける。送信コネクタ・プラグ１３０に送られるＭＵＸ１１４の出力も、基板１４０に取り付ける。ファイバ１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄは、光ファイバの鋭角的な曲げを最小にし、光損失及び機械的故障を防止するように引き回して、取り付ける。

基板１４０は、リタイマＩＣか、又はＰＣＳ／ＰＭＡ基板１１２に取り付けられた他の発熱部品の真上に配置される開口部１４２、すなわち材料の一部の穴を含む。実質的には基板１４０の未使用部分の大きさをもつ領域である開口部１４２により、基板上の取り付け部品へのアクセスを可能にした状態で、カバー上のヒートシンクが熱伝達ギャップ・パッド１６０と接触できるようになる。開口部１４２が無い場合には、通常は、この領域にアクセスできないことになる。例えば、基板１４０上の光ファイバの配線と干渉することなく、且つ、ＰＣＳ／ＰＭＡ基板１１２へのアクセスを可能にするために取り付け済み基板１４０を取り外すことなく、ヒートシンクをクロック及びデータ・リカバリ部品２０２、２０８に取り付けることができる。

フレキシブル基板１４０を用いることで、付加的な利点の幾つかが得られる。特に、ファイバがトランシーバ・モジュールのハウジング１０２内で自由に動き回るようにするのではなく、該ファイバを基板１４０に取り付けることで、光ファイバの配線が適切に維持され、トランシーバ組み立ての際の望ましくないもつれ及び破損が防止される。さらに、光ファイバを基板１４０に取り付けることで、該ファイバにかかる応力が大幅に軽減し、それによりファイバ被膜に生じる微小割れの発生が減少する。

図２は、トランシーバ１００の例示的な機能ブロック図を示す。ここで示されるように、トランシーバ１００は、基板外のマスタＭＤＩＯ／ＭＤＣ１９０とインターフェース接続され、該トランシーバ１００の作動を制御するスレーブＭＤＩＯ／ＭＤＣインターフェース２００を含む。媒体アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）１８０からの信号を受信するトランシーバ１００の送信部は、ＸＡＵＩレーン位置合わせ機能を有するクロック及びデータ・リカバリ・モジュール２０２と、ビームを出力するＤＦＢレーザ・アセンブリ１１６を駆動するための１つ又はそれ以上のレーザ・ドライバ２０４とを含む。信号を外部のＭＡＣ１８０に与えるトランシーバ１００の受信部は、ＸＡＵＩレーン位置合わせ機能を有するクロック及びデータ・リカバリ・モジュール２０８を含む。

クロック及びデータ・リカバリ・モジュール２０８は、クワッドＩｎＧａＡｓ ＰＩＮ２１２からの信号を受信するクワッド・トランスインピーダンス増幅器／制限増幅器（ＴＩＡ／ＬＩＡ）２１０からの信号を受信する。光デマルチプレクサ２１４は、光ビームをトランシーバ１００内に受け入れ、逆多重化された光ビームをクワッドＩｎＧａＡｓ ＰＩＮ２１２上に送る。トランシーバ１００は、１０ギガビット拡張型接続機構インターフェース（ＸＡＵＩ）と互換性のある電気的インターフェース１８８を介して、ＭＡＣ１８０と通信する。ＸＡＵＩインターフェース１８８とＭＡＣ１８０との間の通信は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅに準拠した外部の１０ギガビット媒体非依存インターフェース（ＸＧＭＩＩ）１８４と、ＸＧＭＩＩの拡張サブレイヤ（ＸＧＸＳ）１８６と、調和サブレイヤ１８２を通して行われる。

交換可能なＰＣＳ／ＰＭＡ基板１１２は、ＭＤＩＯ／ＭＤＣ２００と、クロック及びデータ・リカバリ・リタイマ回路２０２、２０８と、１５６．２５ＭＨｚで作動する基板上の基準クロックとを含む。同様な基板によって、ファイバ・チャネルなどの他のプロトコルに対応することができる。スレーブＭＤＩＯ／ＭＤＣ２００は、ＩＥＥＥ条項４５の電気的仕様を用いてマスタＭＤＩＯ／ＭＤＣ１９０にインターフェース接続し、ＩＥＥＥ条項２２の電気的仕様を用いてクロック及びデータ・リカバリ・モジュール２０２、２０８にインターフェース接続する。スレーブＭＤＩＯ／ＭＤＣ２００はまた、クワッド・レーザ・ドライバ２０４及びクワッドＴＩＡ／ＬＩＡ２１０とインターフェース接続する。フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又はマイクロコントローラを用いて、スレーブＭＤＩＯ／ＭＤＣ機能を実行することができる。さらに、ＭＤＩＯ／ＭＤＣ２００は、機能を追加するために、ＥＥＰＲＯＭ２０１又は他の不揮発性メモリとインターフェース接続する。例えば、ＥＥＰＲＯＭ２０１を用いて、構成パラメータ、製造データ、シリアルナンバ又はトランシーバ自体の内部の他のデータを監視する制御及び診断能力を導入することができる。

トランシーバ１００の極めて安定した作動を可能にするＭＤＩＯ／ＭＤＣ２００は、基板外のマスタＭＤＩＯ／ＭＤＣ１９０に対するスレーブ装置である。本発明におけるＭＤＩＯ装置のマスタ／スレーブ構成の特定の利点は、ＦＰＧＡが、レーザ及び他のトランシーバ機能の制御を可能とし、外部源からの悪質なプログラム又は機能によるプログラムの変更を防止することである。これが可能であるのは、オペレータが認証済みであると判断する所定の機能又はプログラムのみが、スレーブＭＤＩＯ／ＭＤＣ２００上で実行可能となるからである。

送信基板１０８は、クワッド・レーザ・ドライバ２０４を含み、該ドライバを通じて４つのＤＦＢレーザ・アセンブリ１１６が該送信基板１０８にインターフェース接続する。有利なことに、単一レーザではなく、４つの別個のレーザを用いる構成のため、より低速で低コストのドライバを用いることができ、より遠方の距離目標まで送信することができる。

１０ギガビットのイーサネット市場のためのトランシーバ・フォーム・ファクタ形式の１つは、ＸＥＮＰＡＫ ＬＸ４トランシーバである。このトランシーバは、広帯域波長分割多重方式（ＷＷＤＭ）に基づいており、ここでは光信号は、単一の光ファイバを通じて送信される、広い間隔を持たせた４つの波長で構成される。受信器は、単一のファイバからの光線を分割すなわち逆多重化して、個々の光検出器に向けることを必要とする。光検出器の各々は、それぞれの光信号を電気信号に変換する。

ＷＷＤＭの受信部の場合は、波長の各々について別個の光検出器が必要である。別個の密封容器内の光検出器を用いると、このような多波長受信器について大きな受信部がもたらされることになることが明らかである。その代わりに、本発明では、増幅器／リミッタ回路を含む回路基板２２２に直接取り付けた、単一で裸の多素子光ダイオード・アレイ２２０を用いる手法を取った。

図１及び図３から図６までを参照すると、回路基板２２２を有する受信器サブアセンブリ２２４は、デマルチプレクサ２２６を光ダイオード・アレイ２２０に取り付けて位置合わせするための光学台として機能する。特に、コンパクトな受信部をもたらす、光ダイオード・アレイ２２０に位置合わせされた小型の光デマルチプレクサ２２６が示されている。回路基板２２２は、電気回路のための基板として機能するだけでなく、光学部品のための光学台としても機能する。特に、回路基板２２２の表面は、光学部品のための光学基準面２２８として機能する。必要に応じて、受信基板２２２は、より高いガラス含有量を有し、且つ、より安価なＰＣＢ材料と比較すると高周波数（ＲＦ）作動の下で信号損失をより少なくするＰＣＢ材料から形成されるプリント回路基板（ＰＣＢ）である。好適な材料は、アリゾナ州チャンドラー所在のＲｏｇｅｒｓ社から入手可能なＲｏｇｅｒｓＲＯ４００３であり、これは、セラミック又はケイ素のいずれよりも安価である。セラミック又はケイ素を用いると、パッケージを密閉型とする能力が必要となる。

回路基板２２２の表面は、光学基準面２２８となる。光ダイオード・アレイ２２０の上面は、その厚さを５０ミクロン以内に制御し、且つ、接着剤又ははんだ２３０などの取り付け材料の厚さを制御することによって、所定の高さに設定する。デマルチプレクサ２２６も、この面に取り付ける。従って、デマルチプレクサの出力２３２は、光ダイオード・アレイ２２０の上方５０ミクロン以内の所定の高さにくる。
より具体的には、光ダイオード・アレイ２２０は、ロットごとに変えられる厚さを有しており、可変厚さのエポキシ、はんだ又は金属共晶接合を用いて回路基板２２２に取り付ける。接合材料の厚さは、光ダイオードの能動面が、焦点距離を合わせるために回路基板表面上の所定の高さにくるように、制御された厚さに製造する。次に、小型の光デマルチプレクサ２２６を、光ダイオード・アレイの表面と平行な面にある光ダイオード・アレイ２２０の能動領域に対して位置合わせさせる。デマルチプレクサ２２６は、それが回路基板表面によって定められた光学基準面２２８に載っている場合には、該デマルチプレクサ２２６の光出口面が光ダイオード・アレイ２２０上の正しい高さにくるように、正確な厚さを有する。

本発明に用いられ、実装されたデマルチプレクサ２２６は、引用によりここに組み入れられる米国特許第６，５４２，３０６号に記載されたものが好ましく、上面と下部とを有する光学ブロックを含む。光学ブロックは、少なくとも１つの光学素子と、複数の波長選択素子と、反射器とを有する。光学ブロックは、具体的には、ビーム配向部材の上部に位置決めされる。本発明の好ましい実施形態においては、光学ブロック及びビーム配向部材は共に、光学的に透明である。

特に、上述した米国特許に記載されるように、少なくとも１つの光学素子は、通常は光学ブロックの上面に配置される。その機能は、主に、多波長の光信号を所定の光信号経路に沿って合焦し、方向付けることである。さらに、波長選択素子は、光学ブロックの上面の概ね下方に配置される。波長選択素子は、光学素子からの光信号を受信するように設計され、そのように作動する。さらに、複数の反射器は、概ね光学ブロック上面の上の、波長選択素子の反対側に配置される。こうした戦略的な位置決め及び方向付けによって、反射器は、光信号を１つの波長選択素子から隣接する波長選択素子に方向付けることができる。その後、光学ブロックの下部付近に配置されたビーム配向部材は、光信号を波長選択素子から光ダイオード・アレイ２２０に向け直して合焦するように作動する。上述のデマルチプレクサが好ましいが、信号を逆多重化する他の光学構成を用いてもよく、こうした代替的な構成は、本発明の範囲内にある。

本発明は、４つの標準的な市販のファイバ・ピグテール付きレーザ１１６を利用するトランシーバ１００を実施するものであり、該レーザは、レーザ放射を単一のファイバに集光して多重化するために、溶融型バイコニカル・テーパ（ＦＢＴ）カプラ１１４にインターフェース接続する。ファイバ・ピグテール付きレーザ１１６及びＦＢＴ１１４に用いられるファイバは、フレキシブル基板材料１４０に固定する。これにより、可撓性を維持しつつファイバのもつれ及び破損が防止され、したがって、作業が容易となる。フレキシブル基板材料１４０は、イリノイ州ライル所在のモレックス社から入手可能なＦｌｅｘＰｌａｎｅ（商標）、又はデラウェア州ウィルミントン所在のＥ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｗｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能なＫａｐｔｏｎ（商標）などの可撓性の平面光学材料とすることができる。他のフレキシブル基板を用いてもよい。フレックス１４０全体にわたって用いられる絶縁保護コーティングは、ファイバを該フレックス１４０に固定するために用いられる。
既述したように、ファイバをトランシーバ・モジュール・ハウジング１０２内で自由に動き回るようにさせておくのではなく、フレキシブル基板１４０を用いることで光ファイバの配線を適切に維持し、望ましくないもつれを防止する場合に、付加的な利点の幾つかが得られる。さらに、光ファイバを基板１４０に取り付けることで、該ファイバにかかる応力が大幅に軽減し、それによりファイバ被膜に生じる微小割れの発生が減少する。ファイバは、光ファイバの鋭角的な曲げを最小にするように引き回し、取り付ける。

本発明の付加的な修正及び改良も、当業者であれば明らかとなり得るものである。従って、本明細書に記載され、説明された部品の特定の組み合わせは、単に本発明の或る実施形態を表すように意図されるものであり、代替的な装置を本発明の精神及び範囲内に制限するものとなることを意図するものではない。本発明のプロトコル処理の態様に関連した技術及び装置の種々の態様は、デジタル回路で、若しくはコンピュータ・ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアで、又はこれらの組み合わせで実施することができる。本発明の装置は、プログラマブル・プロセッサによって実行するための機械読取可能な記憶装置において具体化されるコンピュータ製品で、又は、ネットワークのノード若しくはウェブサイトに置かれて、自動的に若しくは要求に応じてトランシーバにダウンロードできるソフトウェア上で、実施することができる。前述の技術は、一連の信号又は命令のプログラムを実行して、入力データで作動し出力を生成することにより本発明の機能を果たす、例えば単一の中央処理装置、マルチプロセッサ、１つ又はそれ以上のデジタル信号プロセッサ、論理ゲートのゲート・アレイ、又は配線論理回路によって実施することができる。この方法は、データ記憶システム、少なくとも１つの内部／外部装置、及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信し、それらにデータ及び命令を送信するために接続された少なくとも１つのプログラマブル・プロセッサを含むプログラマブル・システム上で実行可能な、１つ又はそれ以上のコンピュータ・プログラムで実施することができるという利点がある。コンピュータ・プログラムの各々は、高水準の手続き型言語若しくはオブジェクト指向プログラミング言語で、又は、必要に応じてアセンブリ言語又は機械語で実行することができ、いずれの場合も、言語はコンパイラ言語又はインタプリタ言語とすることができる。好適なプロセッサは、一例として、汎用及び専用の両方のマイクロプロセッサを含む。一般的には、プロセッサは、命令及びデータを、読取専用メモリ及び／又はランダム・アクセス・メモリから受け取ることになる。コンピュータ・プログラム命令及びデータを具体的に実現するのに適した記憶装置は、一例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、若しくはフラッシュメモリ装置などの半導体装置、内蔵型ハードディスク及び取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリを含む。前述のいずれも、専用に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって補完するか、又はそれに組み込むことができる。

上述の要素の各々又は２つ若しくはそれ以上の組合せが、上述の形式とは異なる他の形式の構成において有用な用途を見出す場合もあることが理解されるであろう。
本発明は、光通信ネットワークのためのトランシーバで具体化されるものとして説明され、記載されたが、本発明の精神から多少なりとも逸脱することなく種々の修正及び構造上の変更をなし得るため、示された詳細に限定するように意図されるものではない。
さらに分析をしなくても、前述により本発明の要旨が完全に明らかにされているので、第三者は、本発明の一般的な又は特定の態様の本質的な特性を従来技術の見地から適切に構成する特徴を省くことなく、現在の知識を適用することによって、本発明を種々の用途に容易に適合させることができ、従って、こうした適合形態は、特許請求の範囲の均等物の意義及び範囲内のものとして理解されるべきであり、かつそのように意図されるものである。

本発明の態様による例示的な実施形態における光学トランシーバの分解斜視図である。 図１のトランシーバの機能要素についての極めて単純化されたブロック図である。 受信器サブアセンブリの分解斜視図である。 送信器サブアセンブリの一部切取斜視図である。 光ファイバを固定するためのフレキシブル基板の平面図である。 図５のフレキシブル基板の背面図である。

符号の説明

１００：光学トランシーバ
１０２：ハウジング
１０４：基部
１０６：カバー
１０８：送信基板
１１０：受信基板
１１２：ＰＣＳ／ＰＭＡ基板
１１４：光マルチプレクサ
１１６：ＤＦＢレーザ
１１８：レーザ・ブレース
１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ：光ファイバ
１２０：相互接続
１２４、１２６：受け口
１２８、１３０：コネクタ・プラグ
１３０：送信コネクタ・プラグ
１３２：面板
１４０：フレキシブル基板
１４２：開口部
１５２：接触ストリップ
１６０、１６１：ギャップ・パッド

Claims (18)

1. 情報を含む電気信号を変換し、光ファイバと結合するための光学トランシーバであって、
   外部の電気ケーブル又は情報システム装置と結合し、情報を含む電気通信信号を送信及び／又は受信するための電気コネクタ、及び、光通信信号を送信及び／又は受信するための外部の光ファイバと結合するようになった光ファイバ・コネクタを含むハウジングと、
   前記ハウジング内にあり、前記情報を含む電気信号と前記電気信号に対応する変調光信号との間で変換を行うための少なくとも１つの電気光学サブアセンブリと、
   該ハウジング内にあり、前記通信信号を処理して所定の電気又は光通信プロトコルにするための通信プロトコル処理サブアセンブリと、
   を備えることを特徴とする光学トランシーバ。
2. 前記電気光学サブアセンブリの１つが、異なる波長で作動し、第１及び第２のレーザ光ビームを放出するためにそれぞれ第１及び第２の電気信号で変調される第１及び第２のレーザと、前記第１及び第２のビームを受信し、それぞれの光信号を、光信号を外部光ファイバに送信するための前記光ファイバ・コネクタに結合される単一の多波長ビームに多重化する光マルチプレクサと、を含む送信器サブアセンブリであることを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
3. 前記電気光学サブアセンブリの１つが、前記光ファイバ・コネクタに結合され、各々が異なる所定の波長をもつ複数の情報を含む信号を有する多波長光信号を受信して、前記光信号を前記所定の波長に対応する別個の光ビームに逆多重化する光デマルチプレクサと、光学基準面を形成し、それぞれ前記第１及び第２のビームの経路内の前記基準面上に配置された第１及び第２のフォトダイオードを含む基板と、を含む受信器サブアセンブリであり、前記フォトダイオードは、それぞれの光信号を、電気信号を電気ケーブル又は外部の情報システム装置に送信するための前記電気コネクタに結合される電気信号に変換するように機能することを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
4. 個別の光検出器のアレイをさらに備え、前記光デマルチプレクサは、複数の波長選択素子と、それぞれの前記波長選択素子の各々からの光ビームを、別々の光検出器の配置に対応する空間的に離間した複数の画像位置のそれぞれ１つに方向付けるように作動する反射器と、を有する光学ブロックを含むことを特徴とする、請求項３に記載のトランシーバ。
5. 電気光学サブアセンブリは、各々が異なる波長のレーザ・ビームを放出する複数のレーザと、前記それぞれのレーザ・ビームを受信して、単一のビームを外部の光ファイバに送信するための前記光ファイバ・コネクタに結合される単一の多波長ビームに多重化する光マルチプレクサとを含み、
   前記ハウジング内部には、前記複数のレーザと前記光マルチプレクサとの間に伸びる複数の光ファイバが配置され、
   該ハウジング内部には、該ハウジング内部での前記光ファイバのもつれを防止するように該光ファイバを取り付けるためのフレキシブル基板が配置される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学トランシーバ。
6. 前記光マルチプレクサが前記フレキシブル基板上に支持されることを特徴とする、請求項５に記載のトランシーバ。
7. 前記フレキシブル基板が、該フレキシブル基板の下に配置された少なくとも１つの部品が前記ハウジングのヒート・シンクと物理的に接触することを可能にする大きさ及び構成とした、少なくとも１つの開口を有することを特徴とする、請求項５に記載のトランシーバ。
8. 前記受信器のプリント回路基板上に配置されたフォトダイオード・アレイと、受信器サブアセンブリに配置され、前記プリント回路基板表面の面によって定められる光学基準面に対して位置決めされたデマルチプレクサとをさらに備え、それにより、前記デマルチプレクサからの出力ビームが前記フォトダイオード・アレイ上に合焦するようになったことを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
9. 前記ハウジングが、ＸＥＮＰＡＫ差込可能モジュールを形成する基部部材及びカバー部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
10. 前記プロトコル処理サブアセンブリが、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ １０ＧＢＡＳＥ−ＬＸ４に準拠することを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
11. 前記プロトコル処理サブアセンブリが、単一の交換可能なプリント回路基板上に実装されることを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
12. 前記電気光学サブアセンブリの１つと前記ハウジングとの間に配置され、前記１つのサブアセンブリから熱を散逸させる熱伝導性ギャップ・パッドをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
13. 前記少なくとも１つの電気光学サブアセンブリと前記通信処理サブアセンブリとの間に可撓性の電気的相互接続をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
14. 前記少なくとも１つの電気光学サブアセンブリと前記通信処理サブアセンブリとの間に剛性の電気的相互接続をさらに備え、前記相互接続によって取り付けできる交換可能なサブアセンブリを用いることにより、モジュール構成とすることが可能になったことを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。
15. 前記電気光学受信器サブアセンブリが、単一の密閉されたプリント回路基板上に実装されることを特徴とする、請求項３に記載のトランシーバ。
16. 前記電気光学サブアセンブリの１つと前記ハウジングとの間に、前記フレキシブル基板の開口を通して配置され、前記１つのサブアセンブリから該ハウジングへ熱を散逸させる第１の熱伝導性ギャップ・パッドをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載のトランシーバ。
17. 別のサブアセンブリと前記ハウジングとの間に配置された第２の熱伝導性ギャップ・パッドをさらに備えることを特徴とする、請求項１６に記載のトランシーバ。
18. 前記サブアセンブリの１つが、熱伝導性材料を用いて前記ハウジングに直接取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のトランシーバ。

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